Datenanalysen in der Formel 1 Daten für jede Entscheidung

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In der vergangenen Formel-1-Saison rückten die Teams im Mittelfeld zusammen und sorgten für spannende Duelle – nicht zuletzt aufgrund der umfassenden Regeländerungen: Höheres Gewicht, größere Reifen, neue Aerodynamik-Vorschriften und eine neue Strecke waren nur ein Teil davon. Hinzu kam ein mit 23 Rennen gut gefüllter Rennkalender, der das Zeitfenster für Änderungen an den Autos so klein wie nie machte. Das neue Reglement erforderte von den Teams umso mehr, nützliche Daten zu sammeln und auszuwerten, um ihre Autos an die Spitze zu bringen.

Daten sind in der Formel 1 nicht mehr wegzudenken. Mittlerweile bedienen sich die Teams je nach Art der Session (Trainings, Qualifying oder Rennen) an über 300 Sensoren pro Wagen, die an einem normalen Rennwochenende ca. 1,5 Terabyte an Daten erzeugen. Bei solchen Datenmengen gilt es nicht nur, den Überblick zu behalten, sondern diese auch innerhalb der hybriden Infrastruktur zu managen und im richtigen Moment bestmöglich nutzbar zu machen.

Von der Entwicklung bis zur Rennstrecke

Formel-1-Teams haben bei Trainingseinheiten, Rennwochenenden und Testfahrten stets ein Auge auf unterschiedlichste Informationen und Parameter, die ihre Rennwagen sammeln. McLaren, einer der traditionsreichen Rennställe des beliebten Sports, ist seit den 1960er-Jahren in der Formel 1 aktiv. Bereits vor über 40 Jahren sammelte das Team mittels 24 Sensoren auf einem Rennwagen Daten. Splunk ist seit 2020 Technologiepartner der McLaren Group und des Formel-1-Teams McLaren Racing. Auf jeder Fahrt erfassen die Sensoren an den Rennwagen Daten zum Benzinvorrat, der Reifenabnutzung und dem -druck, dem Zustand der Power Unit sowie Telemetrie-Daten wie Geschwindigkeit und G-Kräfte.

Während des Rennens verlangen Ereignisse auf der Strecke, wie etwa Safety-Car-Phasen oder spontane Wetteränderungen, von den Teams teils schnelle Reaktionen. Innerhalb kurzer Zeit müssen Daten ausgewertet werden, um daraus verwertbare Empfehlungen abzuleiten – etwa die Entscheidung für oder gegen einen Boxenstopp. Jeder Formel-1-Fan weiß: Solche Situationen können ein Rennen entscheiden.

Um diese Prozesse zu optimieren, stellt Splunk dem Rennstall eine leistungsstarke Datenplattform zur Verfügung. Bei der McLaren Group dient die Plattform zur Erfassung unstrukturierter Daten aus der gesamten Infrastruktur sowie den Netzwerk- und Serverumgebungen, wodurch Geschäftsentscheidungen in Echtzeit getroffen werden können. Bei McLaren Racing überwacht sie parallel die Vielzahl an unterschiedlichen Parametern, welche die Rennwagen sammeln. Auf der Rennstrecke können dadurch Entscheidungsprozesse verbessert werden. In den rennfreien Phasen der Saison steht die Entwicklung nicht still. Im Gegenteil: Die gewonnenen Daten und Erkenntnisse werden für die Wartung und Weiterentwicklung der Rennwagen genutzt. Auf dieser Basis werden alle sechs Wochen rund 18.000 Teile der Autos ausgetauscht, was bedeutet, dass ein Rennwagen bis zum Saisonende etwa zu 80 Prozent geändert wurde.

Datenübertragung unter erschwerten Bedingungen

Am Beginn der Partnerschaft stand die Einrichtung der mobilen IT-Infrastruktur. Denn die Datenübertragung von den Rennstrecken in die Boxengasse und zum McLaren Technology Center nach England muss zu jedem Zeitpunkt absolut reibungslos funktionieren. Für jedes Rennen bedeutet das einen immensen logistischen Aufwand: Noch bevor das gesamte Team eintrifft, rückt eine Crew an, um die Box aufzubauen – inklusive Verkabelung von ca. zwei Kilometern Länge, um alle Systeme und IT-Infrastrukturen zum Laufen zu bringen.

Für diese sogenannten „missionskritischen Systeme“ liegt der Fokus auf der Performance, der Zuverlässigkeit und der Sicherheit. Manche Austragungsorte der Formel 1 können für diese Systeme besonders herausfordernd sein, wie beispielweise der Grand Prix im Wüstenstaat Bahrain. Üblicherweise beträgt die dortige Temperatur an einem Rennwochenende um die 38 Grad Celsius. Hinzu kommt jede Menge Sand und Carbonstaub in der Luft – für Rechenzentrumsbetreiber ein Albtraum. Zudem ist die Handhabung von derart hohen Datenvolumen, welche auf lokale, Cloud- und Edge-Landschaften verteilt sind, äußerst komplex – insbesondere, wenn sich Reifen, Strecke, das Auto und das Wetter in Sekundenschnelle ändern.

Für die unterschiedlichen Sessions wird nicht immer die maximale Anzahl an Sensoren genutzt. Die meisten davon sind bei den Wintertests im Einsatz, die jedes Frühjahr stattfinden. Dort können die Teams auch zusätzliche Sensoren an den Autos anbringen, etwa große Aero-Gitter, welche bei den Testfahrten die Luftströme rund um das Auto messen. Durch das veränderte Aerodynamik-Reglement waren diese Daten für die Saison 2022 besonders wichtig, um mehr über die neuen Fahrzeuge zu lernen. In den freien Trainings freitags und samstags werden in der Spitze etwa 300 Sensoren am Auto genutzt. Bei den Rennen am Sonntag sind es nur noch ca. 120 Stück. Diese limitierte Anzahl ist neben Gewichtsgründen vor allem technisch bedingt und hat mit der Datenübertragung an die Boxengasse zu tun.

Jede Rennstrecke ist von einem Glasfaserring umgeben, welcher die Daten aller Autos empfängt und weiterleitet. Aus regulatorischen Gründen wird diese Verbindung nicht von den einzelnen Teams direkt, sondern vom Formel-1-Management betreut. Auch bei der Übertragung von Echtzeit-Daten aus dem Steuergerät (ECU) der Autos an den Glasfaserring gibt es ein technisches Limit: Die Geschwindigkeit der Übertragung der Daten aus den Autos zu den Teams in der Boxengasse liegt bei 2 Mbit pro Sekunde. Außerdem funktioniert die Datenübertragung nur in eine Richtung – die Teams schicken keine Daten an die Autos zurück. In der McLaren-Box steht das sogenannte „IT-Rig“ bereit, um die Daten zu empfangen.

Ohne Daten kein Rennen

Das mobile IT-Rig ist bei jedem Rennen dabei und darf in der McLaren-Box nicht fehlen. Dabei handelt es sich um ein transportables Rechenzentrum, welches Hunderte von virtuellen Maschinen enthält. Es ist dermaßen essenziell für das Team, dass es mitunter das „dritte Auto“ genannt wird. Sollte das IT-Rig nicht funktionieren bzw. keine Telemetrie-Daten von den Rennwagen empfangen, dürfen diese aus Sicherheitsgründen gar nicht erst starten, geschweige denn auf die Strecke geschickt werden. Das IT-Rig empfängt die Telemetrie-Daten der Autos und stellt sie den Renningenieuren und Strategen bereit.

Die Ingenieure in der Box nutzen die Daten, um schnell Entscheidungen fällen zu können. Gleichzeitig schickt das IT-Rig die Daten zum McLaren Technology Center nach Woking (UK). Im dortigen Mission-Control-Raum kümmern sich etwa 30 weitere Ingenieure um das Monitoring der Daten. Anders als in der Boxengasse herrscht in diesem Raum stets eine ruhige und konzentrierte Atmosphäre, damit die optimale Strategie analysiert werden kann. Dort werden hunderte von Simulationen durchgespielt, um den Ausgang des Rennens vorhersagen zu können und die langfristige Strategie zu managen.

Schon vor dem Rennen lässt sich aus den vorhandenen Daten eine Tendenz für die passende Rennstrategie ableiten. Doch Rennen erfordern teils auch eine Entscheidungsfindung in wenigen Sekunden. Wird beispielsweise nach einem Unfall das Safety-Car auf die Strecke gerufen, kann die dann geltende, verlangsamte Geschwindigkeit einen erheblichen Zeitvorteil beim Boxenstopp bringen. In diesem Moment die richtige Entscheidung zu treffen, ist essenziell. Und obwohl sich viele Menschen an der Strecke und in Woking mit den Echtzeitdaten auseinandersetzen, wird nicht jeder Datenpunkt im Einzelnen betrachtet. Das Team muss sich auf die Splunk-Plattform verlassen können. Sie bildet die relevanten Informationen an der Oberfläche ab. Mittels Künstlicher Intelligenz werden als Entscheidungsgrundlage mehrere Empfehlungen geliefert, die zum jeweiligen Zeitpunkt des Rennens am vielversprechendsten sind.

Zusätzliche Erkenntnisse im E-Sport gewinnen

Mit dem „McLaren Shadow“-Team ist der britische Rennstall zusätzlich in der Welt des E-Sports vertreten. Auf diesem Weg können sich aufstrebende Fahrtalente und etablierte Gamer aneinander messen. Außerdem bietet der E-Sport neue Möglichkeiten zur Datenerfassung. Aufgrund des vollen Rennkalenders stellt jede Gelegenheit, weitere Erkenntnisse zu gewinnen, einen echten Mehrwert dar. Die gesammelten Daten von den E-Sport-Rigs können einfach zu Splunk gestreamt werden, wodurch das Formel 1-Team üben, experimentieren und Raum für Optimierungen nutzen kann.

Der Motorsport macht in den letzten Jahren einige Veränderungen mit und steht niemals still. Technologischer Fortschritt, Reglements, der Faktor „Fahrer“ – all diese Komponenten sind von stetiger Veränderung gekennzeichnet. Womit sich alle Formel-1-Teams beschäftigen müssen, ist die Notwendigkeit zur Innovation und Optimierung. Denn am Ende des Tages entscheiden Entwicklungsfortschritt, Zuverlässigkeit oder Hundertstelsekunden über Niederlage oder Sieg.

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